補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
7 Q' C4 H' L" F; d- r　　「電阻」顧名思義，就是阻礙電流流動的因素。當電阻越大，表示阻礙越大，就會讓電流越難流動。所以在相同電壓的條件下，電阻越大，電流就會越小。 而影響電阻大小的因素有四：

0 h' S0 X1 A$ h; i材　質：
　　不同的材料，對電產生的阻力也不同，在常見的金屬導體中銀和銅算是電阻最小的，而鉻、鎳的電阻則大的多。在常溫的狀態下，所有會導電的材料都有大小不同的電阻喔！

長　度：
- K& r  u4 h' u( R9 P9 R( x　　當導電的電子，穿過的材料長度增加時，能量的損耗也會增加。就像跑步愈久愈沒體力，慢了下來一樣，阻檔電流的通過也，讓電流變小。所以長度愈長，電的阻力愈大。

- p1 A, Z/ R  j截面積：
1 S1 N* q: o8 m9 v　　當截面積（橫切面積）越大，能夠傳遞電流的電子就愈多，同心協力之下，當然能讓更多的電流流過，電阻就比較小。
4 b. C% f: J' W0 t9 N
+ N6 D! a6 z0 @3 B4 l% O" z, H9 a溫　度：
　　一般的導電材料，當溫度越高時，材料中的電子受到熱能的激勵，會開始不聽使喚，到處亂撞，無法再專心於傳遞電能的工作，而碰撞的結果更讓電流的前進更加不容易，所以當導體的溫度愈高，電阻便會愈大。

二、歐姆定律
: b8 y- n6 ]! e$ U+ e: Y. n- z( [! T) V　　　　歐姆定律為歐姆(Georg Simon Ohm l787～1854德國物理學家)於1826年作的實驗，發現了電流（Ｉ）和電壓（Ｖ）之間成正比。也就是當電壓變成N倍的時候，電流也會變成N倍。但是不同的電阻會讓這個比例常數（除式）有所改變。這個比例常數，就是電阻。此即歐姆定律
　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
1 c6 h6 Q2 W! v$ m從這個式子我們可以看出，電壓和電流成正比的關係。同時電流電阻成反比。
! c8 {$ R; N2 H- Z6 a+ L: Q
0 d5 z9 p8 E( ~2 Q三、電阻的單位
0 D* I, Z! w, \. X$ }8 J3 ?; Q　　電阻的單位稱為歐姆(Ohm)通常記為：Ω。由歐姆定律可界定歐姆之定義如下：若在電阻上施予１伏特的電壓，可得到１安培的電流，就稱這個電阻的大小為１Ω。

8 g) y; z9 f# T% ]1 \! O+ V
1 f5 N* @. b) l4 ]

所以說若在電阻上給二伏特的電壓，就可得到二安培的電流喔?

) X+ K5 c3 e* D

7 l% ]0 g# C& t+ Z9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \

觀念很好！

給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律

% Y2 K! C4 c5 L7 D% Q' ^' L" O3 u　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）

所以當電壓為２Ｖ（伏特），但只能流過１Ａ（安培）的電流時，則電阻大小就是２Ω（歐姆）了
2 O2 ^; H0 P+ e0 |6 `3 h) U# K0 {
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）
0 A. N' i9 R- ?3 K5 u  {9 t
% w' S- j4 U1 w1 |0 w* h這有點難，要慢慢看喔！
* ?, M. F1 p  x# E* G

為甚麼在材質上的差別中，電阻會有所不同ㄋ?
材質影響電阻的因素是什麼呢?

8 z5 o# S% t4 \1 A/ T佑平

這個問題問得很好：
6 m! j3 H, Q0 p8 B+ _) ]
' Q+ d1 M. ~$ X$ }) @材質跟電阻間的關係，就存在於材質本身的導電率（導電能力）。
- C  _1 z. v1 r$ ~+ w我們知道物質是由原子構成的，而原子的基本結構就是原子核與電子。
) E: M" q$ a, {3 K; Q
- @3 A6 C9 ]% c0 ]9 z當材質中自由電子（可脫離原子核束縛而到處移動電子）數目越多，就越容易導電；電阻就越小。
9 }1 G0 [8 S3 o0 ]
1 K! n9 V, G, e0 d/ M1 ~如果是絕緣體，則電子都被原子核束縛住，所以沒有電流流通的媒介，所以電流就無法通過了。

老師上面說:電流沒有流通的媒介，所電阻就相當相當的大。
: t; B  G) L4 c  y  v1 B也就是說，若是絕緣體的話，電流沒有流通的媒介，就一定都沒有任何電流經過嗎?還是說，還是會有一點點的電流，只是電阻較大而已?

1 n0 F( F- T+ ?佑平

哈．．．，問得好！

6 J. E# z6 j/ E9 H  |& S7 C為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過，所以我說電阻相當相當大，
只是個形容。不過，即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差（兩點電
! S4 W/ K, [; d- C壓的差距）。
& m3 V2 ^. A5 ~; R3 Q( `
舉例來說：空氣是很好的絕緣體，但如果地面和雲層之間的正負電位差太多，就會產生「閃電」，突破空氣絕緣的限制。

老師上面說:為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過.
3 `9 }5 l( z- `, L. b( p8 {老師上面又說:即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差
( ^4 d: t+ H5 W( e- I' V到底是神麼?

”即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差”，意思就是說：絕緣（防止電流通過）的能力也是有極限的。

舉例來說：
+ R' l' S$ @4 i9 H１顆電池的電量沒辦法穿透一張紙，但１００００顆電池串聯起來的能量，一張紙就檔不下來了！

這樣解釋也許比較容易懂。

也就是說，絕緣體也不能抵擋太陽的電流嚕!
) m# `5 Z+ g* i' {我終於懂了，謝謝老師的回答。

佑平

老師~~~
發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
0 V7 A5 z; f% |& A% L8 c如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
1 p5 n; X; h1 o( F) B% a還能走嗎?

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-3 22:19 發表
3 z4 q) v4 J! Y+ [; |發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
還能走嗎?

我們的實驗中，LED是用來當指示燈，只負責顯示電路狀態，所以不會影響車子的行動

如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:39 發表
如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

' Y3 N* l& \* ]" ~+ A跟據歐姆定律：

) L" G9 ?# y! s# {) ]　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
0 B5 q  x& b( F  C8 A4 P　　Ａ：安培，是電流大小的單位名稱，就像Ｍ（公尺）是長度大小的名稱。
: x9 w' z& ~% g% T# Z( R
所以電阻接上１０００Ｖ電壓，會有１０Ａ的電流流過，則該電阻將承受一個很大的能量（功率）

　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
4 Z) j' O, D. O! a( B$ x, ~* K2 \　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
( X3 V1 J& Y: d  c! e　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱

但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）
  h  p0 _# u; f/ D  l8 a; s8 I$ t
, S' l) V4 d. u) n1 V' f　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
5 [# J# Z; |; s6 d, p# ~0 m接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~

把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

老師
最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
, f0 a; m- L+ J! m/ e老師~~~

0 T9 h( D! c( z6 o! j$ n$ C把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
1 A4 \( c3 M/ q# ~% v7 x把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

% ^. ?/ Y) \, h# {可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
9 v9 w+ N$ S, V/ L1 G7 s, |LED是半導體嗎?

並連是電阻的兩端接在一起,
所以串聯就是電阻的一端接在一起。
對嗎?老師

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-5 08:53 發表
並連是電阻的兩端接在一起,
所以串聯就是電阻的一端接在一起。
+ R9 J1 X! w, i! N/ B# ^9 X( b對嗎?老師

左邊為串聯電路，電阻有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度會受電阻控制。
右邊為並聯電路，電阻沒有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度不會受電阻控制。而且還因為直接接到電池，所以還會燒壞ＬＥＤ。
6 `% t# E8 v0 [& T) H3 F
: J; \0 }+ N. a9 _2 R回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。